USP10-C/EBPβ轴调控脂肪生成：Spautin-1通过去泛素化机制改善肥胖的新靶点

《Molecular Biomedicine》：Pharmacological inhibition of Ubiquitin-Specific Peptidase 10 (USP10) with spautin-1 attenuates adipogenesis through CCAAT/Enhancer-Binding Protein Beta (C/EBPβ) destabilization

本研究针对肥胖治疗中脂肪生成调控机制不明的难题，探讨了去泛素化酶USP10在脂质积累中的关键作用。研究人员发现USP10特异性抑制剂Spautin-1可通过促进C/EBPβ泛素化降解，有效抑制3T3-L1前脂肪细胞分化和脂质积累。在高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型中，Spautin-1治疗显著减轻体重、改善糖耐量和胰岛素敏感性，并降低脂肪组织炎症。该研究首次揭示USP10-C/EBPβ轴作为脂肪生成的关键调控通路，为肥胖的药物治疗提供了新靶点。

　　

随着全球肥胖患病率的持续攀升，肥胖已成为威胁公共健康的重大挑战。世界卫生组织数据显示，全球超过40%的成年人受到肥胖影响，这种异常脂肪堆积会显著增加2型糖尿病、心血管疾病和代谢功能障碍相关脂肪性肝炎等代谢性疾病的风险。尽管胰高血糖素样肽-1受体激动剂等药物在肥胖治疗中取得了一定进展，但其胃肠道副作用、高昂成本、注射给药方式以及长期安全性不确定性等问题限制了广泛应用，迫切需要开发新型作用机制的抗肥胖疗法。

在细胞水平，肥胖涉及脂肪生成（增生）和脂质积累（肥大）两个关键过程。正常情况下，脂肪生成有助于维持胰岛素敏感性和安全脂质储存，但当脂肪细胞过度肥大时，会引发脂解作用增强、促炎细胞因子释放增加，导致胰岛素抵抗和代谢紊乱。因此，寻找能够调节脂肪生成和脂质积累的新靶点成为肥胖研究的重要方向。

泛素特异性蛋白酶作为去泛素化酶的主要亚类，通过去除特定底物的泛素链调控多种信号通路，近年来在代谢调控中的作用逐渐受到关注。已有研究表明，某些USP家族成员如USP22可促进脂质积累，而USP1和USP15的抑制则能减弱脂肪生成过程，这使USP成为具有潜力的药物靶点。

Spautin-1作为一种已知的自噬抑制剂，能够抑制USP10和USP13的去泛素化活性，但其在脂肪组织中的作用机制尚不清楚。本研究旨在探究Spautin-1是否通过抑制去泛素化作用调控脂肪生成和脂质积累，并阐明其中具体的DUB-底物轴机制。

研究人员采用的技术方法主要包括：生物信息学分析公共脂肪组织数据集（GTEx v8和GEO数据库）；3T3-L1前脂肪细胞分化模型结合药理学干预（Spautin-1处理）；基因操作（siRNA敲低和过表达USP10/USP13）；蛋白互作分析（免疫共沉淀和His标签下拉实验）；蛋白稳定性检测（环己酰亚胺追踪实验）；泛素化分析；高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型进行体内药效评价；组织学分析（H&E染色和免疫组化）；代谢表型分析（葡萄糖耐量和胰岛素耐量试验）。

Spautin-1抑制3T3-L1脂肪细胞分化过程中的脂质积累和脂肪生成/脂质生成程序

研究人员首先建立了基于IBMX、地塞米松和胰岛素（MDI）组合的3T3-L1细胞分化体系，验证了脂肪生成标志物PPARγ、C/EBPβ、C/EBPα、FASN和FABP4在mRNA和蛋白水平的时间依赖性增加。Spautin-1处理显示剂量依赖性地减少Oil Red O（ORO）阳性的脂滴积累，且在工作剂量范围内不影响细胞活力。Spautin-1同时下调USP10、USP13以及关键脂肪生成/脂质生成调节因子（PPARγ、C/EBPα、C/EBPβ和FASN）的转录和蛋白表达水平。值得注意的是，即使在有丝分裂克隆扩增（MCE）阶段后（第2-4天和第4-6天）应用Spautin-1，仍能显著抑制脂质积累，表明其对已建立的分化过程仍具有调控作用。

USP10在肥胖中表达升高且为脂肪细胞分化所必需

通过分析公共数据集发现，USP10在肥胖个体脂肪组织中显著上调，而USP13无组间差异。USP10表现出脂肪库特异性表达模式，在内脏脂肪组织（VAT）中的水平高于皮下脂肪组织（SAT），USP13则无此差异。在高脂饮食喂养的小鼠中，USP10在性腺白色脂肪组织（gWAT）中明显上调，而USP13检测不到。在3T3-L1脂肪生成过程中，USP10和USP13的mRNA和蛋白水平随时间增加，但USP10增加更早且更显著。

功能上，USP10敲低显著抑制脂质积累，降低PPARγ、C/EBPα、C/EBPβ、FABP4和FASN的mRNA和蛋白水平，而不影响细胞活力。USP10过表达增加脂质积累，Spautin-1处理可有效抑制此效应。相比之下，USP13敲低仅产生轻微影响，表明USP10是介导脂肪生成的主要DUB。

USP10与C/EBPβ相互作用并通过直接去泛素化稳定其蛋白

机制上，USP10直接与C/EBPβ相互作用并通过去泛素化稳定其蛋白。免疫共沉淀和His标签下拉实验证实USP10选择性结合C/EBPβ而非C/EBPα。蛋白酶体抑制剂MG132处理可恢复Spautin-1或USP10敲低引起的C/EBPβ减少。环己酰亚胺追踪实验显示Spautin-1处理或USP10敲低加速C/EBPβ降解。泛素化分析表明，Spautin-1处理或USP10敲低以剂量依赖方式增加C/EBPβ多聚泛素化。野生型USP10（USP10WT）可降低C/EBPβ泛素化并恢复其蛋白水平，而催化失活突变体USP10C424S无此功能，证实USP10酶活性是维持C/EBPβ稳定性所必需的。

Spautin-1改善高脂饮食诱导肥胖小鼠的系统代谢适应性

体内实验显示，Spautin-1显著减轻高脂饮食喂养小鼠的体重增加，而不影响食物摄入和肝脏体重比。Spautin-1治疗改善葡萄糖耐量和胰岛素敏感性，降低循环甘油三酯、总胆固醇和游离脂肪酸水平，表明其可改善肥胖诱导的代谢功能障碍。

Spautin-1限制脂肪组织扩张并抑制体内脂肪生成、脂质生成和炎症过程

Spautin-1降低总体脂肪量，减少gWAT和iWAT重量，组织学显示脂肪细胞变小、脂滴面积减少。在gWAT中，Spautin-1下调USP10和C/EBPβ蛋白水平，抑制脂肪生成（Pparg、Cebpa、Cebpb）、脂肪酸摄取（Fabp4、Cd36）和脂质生成（Fasn、Srebf1、Scd1、Dgat1）基因表达。炎症显著减轻，Spautin-1降低肿瘤坏死因子α（Tnfa）、C-C motif趋化因子2和3（Ccl2和Ccl3）转录本，减少冠状结构（CLS）形成。

Spautin-1通过脂肪-肝脏串扰减少肝脏脂质积累和炎症

Spautin-1减少肝脏脂滴，降低肝脏甘油三酯和游离脂肪酸含量。有趣的是，Spautin-1增加肥胖小鼠肝脏中USP10和C/EBPβ蛋白水平，与脂肪组织中的模式相反，但降低肝脏炎症（Tnfa、Ccl2和Ccl3）。条件培养基实验表明，Spautin-1处理的脂肪细胞条件培养基上调肝细胞USP10表达，而直接Spautin-1暴露下调之，提示脂肪-肝脏串扰在调节组织特异性USP10反应中起作用。

本研究首次阐明USP10-C/EBPβ轴在脂肪生成中的核心调控作用，将Spautin-1从自噬相关化合物重新定义为具有明确分子机制的抗肥胖候选药物。研究发现USP10在肥胖个体脂肪组织中特异性上调，尤其在 visceral脂肪库中富集，而USP13贡献较小。机制上，USP10直接结合C/EBPβ并通过去泛素化稳定其蛋白，Spautin-1通过抑制USP10促进C/EBPβ泛素化降解，进而抑制脂肪生成和脂质积累。

该研究的重要意义在于揭示了组织特异性药效学特征：Spautin-1在脂肪组织中抑制USP10-C/EBPβ轴，而在肝脏中通过脂肪-肝脏串扰发挥有益作用，这种组织特异性效应为开发靶向脂肪组织的抗肥胖策略提供了新思路。鉴于内脏肥胖与代谢风险密切关联，选择性靶向VAT富集的USP10可能实现疗效最大化同时减少副作用。

研究也存在一定局限性，如机制研究主要基于细胞系，需要脂肪细胞和肝细胞特异性基因模型验证体内因果关系；Spautin-1的多靶点特性（USP10/USP13和自噬）需要更选择性化合物的开发；人类分析基于转录组数据而非直接患者样本。未来研究应解析USP10对C/EBPβ异构体（LAP与LIP）的特异性效应，以及USP10调控的C/EB